Bài 69 trang 133 Sách bài tập Hình học lớp 12 Nâng cao

Tính khoảng cách giữa các cặp đường thẳng sau :

\(\eqalign{  & a)\;\;{d_1}:\left\{ \matrix{  x = 1 + t \hfill \cr  y =  - 1 - t \hfill \cr  z = 1 \hfill \cr}  \right.,{d_2}:\left\{ \matrix{  x = 2 - 3{t'} \hfill \cr  y =  - 2 + 3{t'} \hfill \cr  z = 3{t'}. \hfill \cr}  \right.  \cr  & b)\;\;{d_1}:{{x - 1} \over 2} = {{y + 3} \over 1} = {{z - 4} \over -2},\cr&\;\;\;\;\;{d_2}:{{x + 2} \over { - 4}} = {{y - 1} \over { - 2}} = {{z + 1} \over 4};  \cr  & c)\;\;{d_1}:{{x - 1} \over 1} = {{y - 2} \over 2} = {{z - 3} \over 3},\cr&\;\;\;\;\;\;{d_2}:\left\{ \matrix{  x = 2 - t \hfill \cr  y =  - 1 + t \hfill \cr  z = t \hfill \cr}  \right.; \cr} \)

d)  \({d_1}\) là giao tuyến của hai mặt phẳng \(\left( \alpha  \right):2x + 3y - 4 = 0\) và \( \left( {\alpha '} \right):y + z - 4 = 0; \)

\( {d_2}:\left\{ \matrix{  x = 1 + 3t \hfill \cr  y = 2 + t \hfill \cr  z =  - 1 + 2t \hfill \cr}  \right. \)

Giải

a) Đường thẳng d₁ đi qua điểm M_o( 1 ; -1 ; 1) và có vectơ chỉ phương \(\overrightarrow u \) = (1 ; -1 ; 0). Đường thẳng d₂ đi qua điểm M'_o (2 ; - 2 ; 0) và có vectơ chỉ phương \(\overrightarrow {u '}\) = (-1 ; 1 ; 1). Vì \(\overrightarrow {{M_0}M{'_0}} \) = (1 ; -1 ; -1) = \( - \overrightarrow {u'} \) nên hai đường thẳng đó cắt nhau, do đó khoảng cách giữa chúng bằng 0.

b) Hai đường thẳng song song.

Khoảng cách giữa chúng bằng khoảng cách từ một điểm thuộc đường thẳng này tới đường thẳng kia.

c) Cách 1. Đường thẳng d₁ đi qua M_ơ( 1 ; 2 ; 3) và có vectơ chỉ phương \(\overrightarrow {{u_1}} \) (1 ; 2 ; 3).

Đường thẳng d₂ đi qua M'₀ (2 ; -1 ; 0) và có vectơ chỉ phương \(\overrightarrow {{u_2}} \) (-1 ; 1 ; 1). Khoảng cách giữa d₁ và d₂ là

                  \(d({d_1},{d_2}) = {{\left| {\left[ {\overrightarrow {{u_1}} ,\overrightarrow {{u_2}} } \right].\overrightarrow {{M_0}M{'_0}} } \right|} \over {\left| {\overrightarrow {{u_1}} ,\overrightarrow {{u_2}} } \right|}} = {{\sqrt {26} } \over {13}}.\) 

Cách 2. Gọi (\(\alpha \)) là mặt phẳng chứa d₂ và song song với d₁. Khi đó, (\(\alpha \)) đi qua M'₀ (2 ; - 1 ; 0) và có vectơ pháp tuyến \(\overrightarrow n  = \left[ {\overrightarrow {{u_1}} ,\overrightarrow {{u_2}} } \right]\) = (-1 ; -4 ; 3).

Phương trình của mp(\(\alpha \)) là : x + 4y - 3z + 2 = 0

Vậy \(d({d_1},{d_2}) = d({M_0},(\alpha )) = {{\left| {1 + 4.2 - 3.3 + 2} \right|} \over {\sqrt {1 + 16 + 9} }} = {{\sqrt {26} } \over {13}}.\) 

d) \(d({d_1},{d_2}) = \sqrt {13} .\)

Sachbaitap.com